【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业机械，具体涉及一种套夹式采收末端执行器及其采收方法。
技术介绍
1、在现代农业生产活动中，果实采摘是整个生产之中最耗时、费力的一个环节，在采摘过程之中，为保证果实的质量，需要保护被采摘的果实，因此大多数的果实采摘都采用人工采摘的方式。近年来，随着农业自动化的不断推进，农业果蔬采摘机器人逐渐成为机器人领域内国内外研究开发的热点，其相关技术与样机在国内外已取得不少成果。对于辣椒的采收而言，目前干辣椒的采收技术比较成熟，采摘效率高、机器品种多；但对于鲜食朝天椒而言，自动化采收研究较少，主要依赖人工采收，费时费力，人工成本高，且采收效率低，因此需要研制一种采收效率高、结构简单的末端执行器，以此来减少对人工的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术不足，提出一种套夹式采收末端执行器及其采收方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术一种套夹式采收末端执行器，包括位姿调整装置、收集装置和剪切装置。
4、所述位姿调整装置包括旋转机构一、连接架一、旋转机构二和连接架二；所述旋转机构一驱动连接架一绕竖直线旋转，旋转机构二设于连接架一上，并驱动连接架二绕水平线旋转。
5、所述收集装置包括收集管一、连接板和收集管二。所述连接板固定于连接架二上，并开设有圆孔；所述收集管一的入口与圆孔固定，垂直于连接板的收集管二出口与圆孔固定，并通过圆孔与收集管一连通，且收集管二的入口设有红外传感器。其中，收集
6、所述剪切装置包括支架、从动曲柄、剪切刀一、滑块、剪切刀二、主动曲柄和舵机架。所述支架和舵机架间距固定于连接板上，并位于收集管二的两侧；所述剪切刀一的两端均设有一体成型的连接杆一，剪切刀二的两端均设有一体成型的连接杆二；所述对称布置的两个从动曲柄一端与支架的两端铰接，另一端与两个连接杆一远离剪切刀一的一端铰接；对称布置的两个主动曲柄一端与舵机架的两端铰接，并由双轴舵机同步驱动，两个主动曲柄的另一端与两个连接杆二远离剪切刀二的一端铰接；所述收集管二位于两个连接杆一之间，并位于两个连接杆二之间；每个连接杆一与位于收集管二同侧的一个连接杆二交叉布置，且每个连接杆一的中部与相应的一个连接杆二中部通过水平设置的铰接轴铰接；所述每个铰接轴靠近收集管二的一端固定有滑块，两个滑块均与收集管二构成沿收集管二中心轴线方向的滑动副；所述剪切刀一和剪切刀二的外侧均固定有挡片，两个挡片远离剪切刀一和剪切刀二的一端均与收集管二铰接。
7、优选地，所述旋转机构一包括旋转电机一、减速器一和旋转平台一，旋转电机一的壳体与减速器一的壳体固定，旋转电机一的输出轴与减速器一的输入轴固定，减速器一的输出轴与旋转平台一固定，且减速器一的输出轴竖直设置；连接架一与旋转平台一固定。
8、优选地，所述旋转机构二包括旋转电机二、减速器二和旋转平台二，减速器二的壳体与连接架一固定，旋转电机二的壳体与减速器二的壳体固定，旋转电机二的输出轴与减速器二的输入轴固定，减速器二的输出轴与旋转平台二固定，且减速器二的输出轴水平设置；连接架二与旋转平台二固定。
9、优选地，所述两个连接杆一位于两个连接杆二之间，剪切刀一刀刃的下刀面和剪切刀二刀刃的上刀面为同心圆弧面，且剪切刀一刀刃下刀面的圆弧半径小于剪切刀二刀刃上刀面的圆弧半径。
10、优选地，所述双轴舵机的壳体固定于舵机架上，双轴舵机的两个输出轴与两个主动曲柄固定。
11、本专利技术一种套夹式采收末端执行器的采收方法，具体如下：
12、步骤一、将旋转机构一安装在机械臂上；初始状态下，连接板水平设置，收集管二竖直设置，并位于收集管一的下方，剪切刀一和剪切刀二位于收集管二入口的正下方，且剪切刀一和剪切刀二之间具有水平间隙，收集管二的入口未完全关闭。
13、步骤二、旋转机构一驱动连接架一带动旋转机构二、连接架二、收集装置和剪切装置绕竖直线旋转，旋转机构二驱动连接架二带动收集装置和剪切装置绕水平线旋转，进而调整收集管二的位置和姿态，使收集管二与目标朝天椒平行，且收集管二始终位于收集管一的下方；然后机械臂带动位姿调整装置、收集装置和剪切装置向目标朝天椒的位置处移动，使目标朝天椒穿过剪切刀一和剪切刀二之间的水平间隙，且红外传感器检测到目标朝天椒进入收集管二内，此时目标朝天椒只有顶部尖端进入收集管二。
14、步骤三、控制器控制双轴舵机驱动两个主动曲柄同步正转，两个主动曲柄通过两个连接杆二带动两个铰接轴和两个滑块向远离收集管二入口的方向移动，进而带动各连接杆二和相应的连接杆一底端作相背运动，使得剪切刀一和剪切刀二相背运动，并带动两个挡片相背转动，收集管二的入口打开，且各连接杆一推动两个从动曲柄同步反转；同时机械臂带动收集管二沿收集管二的中心轴线向下移动，且收集管二向下移动时，相背运动的剪切刀一和剪切刀二将除目标朝天椒外的其他朝天椒和枝叶撑开；当红外传感器检测到目标朝天椒完全进入收集管二内，控制器控制双轴舵机驱动两个主动曲柄同步反转，两个主动曲柄通过两个连接杆二带动两个铰接轴和两个滑块向靠近收集管二入口的方向移动，进而带动各连接杆二和相应的连接杆一底端作相向运动，使得剪切刀一和剪切刀二相向作剪切运动，并带动两个挡片相向转动，且各连接杆一推动两个从动曲柄同步正转；当剪切刀一和剪切刀二闭合时，剪切刀一和剪切刀二将目标朝天椒剪切下来，且剪切刀一、剪切刀二和两个挡片关闭收集管二的入口，进而完成一个目标朝天椒的采摘工作。
15、步骤四、机械臂带动位姿调整装置、收集装置、剪切装置和被采摘下来的目标朝天椒移动至收集筐的正上方；接着旋转机构二驱动连接架二带动收集装置和剪切装置绕水平线旋转，使收集管二竖直，并位于收集管一的上方，同时被采摘下来的目标朝天椒沿收集管二落至收集管一内，并从收集管一落至收集筐内，进而完成一个目标朝天椒的收集工作，从而完成了一个目标朝天椒的采收工作；然后旋转机构一驱动连接架一带动旋转机构二、连接架二、收集装置和剪切装置绕竖直线旋转，旋转机构二驱动连接架二带动收集装置和剪切装置绕水平线旋转，使收集管二回复至初始状态，同时控制器控制双轴舵机驱动两个主动曲柄同步正转，使剪切刀一和剪切刀二回复至初始状态。
16、本专利技术具有以下有益效果：
17、1、本专利技术能够代替人工实现对朝天椒的采收工作，节省了人力物力，降低了人工成本，提高了采收效率。具体地，本专利技术通过位姿调整装置驱动收集装置和剪切装置转动，使收集管二与目标朝天椒平行，实现了对收集管二位置和姿态的调整；本专利技术通过机械臂带动整个位姿调整装置、收集装置和剪切装置移动，使目标朝天椒穿过剪切刀一和剪切刀二之间的间隙，进入收集管二内，并通过双轴舵机驱动两个主动曲柄同步正转，使剪切刀一和剪切刀二相背运动，将除目标朝天椒外的其他的朝天椒和枝叶撑开，防止枝叶和其他的朝天椒干扰到对目标朝天椒的采收工作，同时避免了对朝天椒果实、枝干、茎叶的损伤，然后通过双轴舵机驱动两个主动曲柄同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种套夹式采收末端执行器，包括收集装置和剪切装置，其特征在于：还包括位姿调整装置；所述位姿调整装置包括旋转机构一、连接架一、旋转机构二和连接架二；所述旋转机构一驱动连接架一绕竖直线旋转，旋转机构二设于连接架一上，并驱动连接架二绕水平线旋转；
2.根据权利要求1所述的一种套夹式采收末端执行器，其特征在于：所述旋转机构一包括旋转电机一、减速器一和旋转平台一，旋转电机一的壳体与减速器一的壳体固定，旋转电机一的输出轴与减速器一的输入轴固定，减速器一的输出轴与旋转平台一固定，且减速器一的输出轴竖直设置；连接架一与旋转平台一固定。
3.根据权利要求1所述的一种套夹式采收末端执行器，其特征在于：所述旋转机构二包括旋转电机二、减速器二和旋转平台二，减速器二的壳体与连接架一固定，旋转电机二的壳体与减速器二的壳体固定，旋转电机二的输出轴与减速器二的输入轴固定，减速器二的输出轴与旋转平台二固定，且减速器二的输出轴水平设置；连接架二与旋转平台二固定。
4.根据权利要求1所述的一种套夹式采收末端执行器，其特征在于：所述两个连接杆一位于两个连接杆二之间，剪切刀一刀刃的
5.根据权利要求1所述的一种套夹式采收末端执行器，其特征在于：所述双轴舵机的壳体固定于舵机架上，双轴舵机的两个输出轴与两个主动曲柄固定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种套夹式采收末端执行器的采收方法，其特征在于：具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种套夹式采收末端执行器，包括收集装置和剪切装置，其特征在于：还包括位姿调整装置；所述位姿调整装置包括旋转机构一、连接架一、旋转机构二和连接架二；所述旋转机构一驱动连接架一绕竖直线旋转，旋转机构二设于连接架一上，并驱动连接架二绕水平线旋转；
2.根据权利要求1所述的一种套夹式采收末端执行器，其特征在于：所述旋转机构一包括旋转电机一、减速器一和旋转平台一，旋转电机一的壳体与减速器一的壳体固定，旋转电机一的输出轴与减速器一的输入轴固定，减速器一的输出轴与旋转平台一固定，且减速器一的输出轴竖直设置；连接架一与旋转平台一固定。
3.根据权利要求1所述的一种套夹式采收末端执行器，其特征在于：所述旋转机构二包括旋转电机二、减速器二和旋转平台二，减速器二的壳...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雄，马俊杰，张号号，邵柏恺，俞高红，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。